Ag+- and Zn2+-exchange kinetics and antimicrobial properties of 11 angstrom tobermorites

Ag+- and Zn2+-exchanged zeolites zeolites and clays have been used as coatings and in composites to confer broad-spectrum antimicrobial properties on a range of technical and biomedical materials. 11 angstrom tobermorite is a bioactive layer lattice ion exchanger whose potential as a carrier for Ag+ and Zn2+ ions in antimicrobial formulations has not yet been explored. In view of this, batch Ag+- and Zn2+-exchange kinetics of two structurally distinct synthetic 11 angstrom tobermorites and their subsequent bactericidal action against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa are reported. During the exchange reactions, Ag+ ions were found to replace labile interlayer cations; whereas, Zn2+ ions also displaced structural Ca2+ ions from the tobermorite lattice. In spite of these different mechanisms, a simple pseudo-second-order model provided a suitable description of both exchange processes (R-2 >= 0.996). The Ag+- and Zn2+-exchanged tobermorite phases exhibited marked bacteriostatic effects against both bacteria, and accordingly, their potential for use as antimicrobial materials for in situ bone tissue regeneration is discussed. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Physicochemical characterization of bioactive polyacrylic acid organogels as potential antimicrobial implants for the buccal cavity

This study describes the formulation and physicochemical characterization of poly(acrylic acid) (PAA) organogels, designed as bioactive implants for improved treatment of infectious diseases of the oral cavity. Organogels were formulated containing a range of concentrations of PAA (3-10% w/w) and metronidazole (2 or 5% w/w, representing a model antimicrobial agent) in different nonaqueous solvents, namely, glycerol (Gly), polyethylene glycol (PEG 400), or propylene glycol (PG). Characterization of the organogels was performed using flow rheometry, compressional analysis, oscillatory rheometry, in vitro mucoadhesion, moisture uptake, and drug release, methods that provide information pertaining to the nonclinical and clinical use of these systems. Increasing the concentration of PAA significantly increased the consistency, compressibility, storage modulus, loss modulus, dynamic viscosity, mucoadhesion, and the rate of drug release. These observations may be accredited to enhanced molecular polymer entanglement. In addition, the choice of solvent directly affected the physicochemical parameters of the organogels, with noticeable differences observed between the three solvents examined. These differences were accredited to the nature of the interaction of PAA with each solvent and, importantly, the density of the resultant physical cross-links. Good correlation was observed between the viscoelastic properties and drug release, with the exception of glycerol-based formulations containing 5 and 10% w/w PAA. This disparity was due to excessive swelling during the dissolution analysis. Ideally, formulations should exhibit controlled drug release, high viscoelasticity, and mucoadhesion, but should flow under minimal stresses. Based on these criteria, PEG 400-based organogels composed of 5% or 10% w/w PAA exhibited suitable physicochemical properties and are suggested to be a potentially interesting strategy for use as bioactive implants designed for use in the oral cavity. © 2008 American Chemical Society.

Effect of storage on physical-chemical properties and phenolics of sweet cherry from São Julião region.

Effect of storage on physical-chemical properties and phenolics of sweet cherry from São Julião region. A.C. Agulheiro-Santos1, F. Vieira1, D. Gonzalez2, M. Lozano2, V. Palma1, A.E. Rato1 1Universidade de Évora. Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais Mediterrânica (ICAAM). 7000 Évora, Portugal. 2Centro de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de Extremadura (CICYTEX). Ctra. San Vicente. Finca Santa Engracia. 06071 Badajoz, Spain. Worldwide the consumption of fruit and vegetables is increasing due to the dietary guidelines recommended by nutritionist. Because of their high content on phenols, vitamins, mineral and antioxidants, berry fruits are consumed not only in fresh forms but also as processed and derivative products such as juices, yogurts, jellies and dried fruits. As a high consumed red fruit, sweet cherry has been the focus on some studies, mainly regarding bioactive compounds content. “Sweetheart” cherries from São Julião region (Alentejo, Portugal) from two different production campaigns were kept in different storage conditions in order to evaluate both the environmental and storage effect on some physical-chemical properties and phenolics. Cold conditions - Cold (1 ºC, 95% RH) and modified atmosphere - MA (1 ºC, 95% RH with micro-perforated bags of Pplus®, Sidlaw Packaging, Bristol, UK) were tested. In order to establish the appropriate storage conditions, individual phenolic acids and physical-chemical properties were analysed during two consecutive years. Results show a general decrease on phenolic compounds content between cherries from both years. It is also observed that MA conditions do not affect significantly both phenolics and physical-chemical parameters when compared with Cold conditions. Additionally, it is observed similar behaviour on Cold and MA sweet cherries regarding its pH, total soluble solids content (TSS), titratable acidity (TA) and colour and individual phenols during storage time. Concluding, these results show, as expected, changes between cultivars which may be correlated with the environmental conditions on different years. Keywords: sweet cherry, postharvest, phenols, physical-chemical, storage conditions.

Acrylic bone cements modified with bioactive and biodegradable fillers

O cimento ósseo acrílico é o único material utilizado para a fixação de próteses em cirurgias ortopédicas, surgindo como uma alternativa às técnicas não cimentadas. Cerca de um milhão de pacientes são anualmente tratados para a substituição total da articulação do quadril e do joelho. Com a maior expectativa de vida da população e o aumento do número de cirurgias realizadas por ano espera-se que o uso do cimento ósseo aumente substancialmente. A fraca ligação do cimento ao osso é um problema comum que pode causar perda asséptica da prótese. Assim, torna-se necessário investir no desenvolvimento de cimentos ósseos alternativos que permitam promover maior estabilidade e melhor desempenho do implante. O principal objetivo desta tese foi desenvolver um cimento ósseo bioativo, capaz de ligar-se ao osso, com propriedades melhoradas relativamente aos sistemas convencionais. A preparação dos materiais foi realizada por dois processos diferentes, a polimerização por via térmica e a polimerização por via química. Inicialmente, utilizando o processo térmico, foram desenvolvidos compósitos de PMMA-co-EHA reforçados com vidro de sílica (CSi) e vidro de boro (CB) e comparados em termos do seu comportamento in vitro em meio acelular e celular. A formação de precipitados de fosfato de cálcio foi observada sobre a superfície de todos os compósitos indicando que estes materiais são potencialmente bioativos. Em relação à avaliação biológica o CSi demonstrou um efeito indutor da proliferação das células. As células apresentaram uma morfologia normal e alta taxa de crescimento quando comparadas com o padrão de cultura. Por outro lado ocorreu inibição da proliferação celular para o CB provavelmente devido à sua elevada taxa de degradação, levando a uma elevada concentraçao de iões de B e de Mg no meio de cultura. O efeito do vidro nos cimentos curados por via química, incorporando um activador de baixa toxicidade, também foi avaliado. Os resultados sugerem que as novas formulações podem diminuir o efeito exotérmico na cura do cimento e melhorar as propriedades mecânicas (flexão e compressão). Outro estudo conduzido neste trabalho explorou a possibilidade de incorporar ibuprofeno (fármaco anti-inflamatório) no cimento, dando origem a um material capaz de ser simultaneamente, bioativo e promotor da libertação controlada de fármacos. Neste contexto foi evidenciado que o desempenho do cimento desenvolvido pode contribuir para minimizar o processo inflamatório associado a uma cirurgia ortopédica. Finalmente, a fase sólida do cimento ósseo bioativo foi modificada por diferentes polímeros biodegradáveis. A adição deste enchimento deu origem a um cimento parcialmente biodegradável que pode permitir a formação de poros e o crescimento ósseo para o interior do cimento, resultando numa melhor fixação da prótese.

Characterization of bioactive compounds of dealcoholized wine: valuation of distillation process

O vinho tinto é uma importante fonte de compostos fenólicos com atividade antioxidante e que estão relacionados com a prevenção de doenças cardiovasculares e cancro. Estes compostos são um sub-produto do processo de destilação vínica utilizado para produzir aguardente necessária para a produção de Vinho do Porto. Esta tese tem como objetivo valorizar os compostos fenólicos resultantes das destilarias de vinho, através do estudo da sua composição, das interações com o material polimérico do vinho, da sua estabilidade durante o armazenamento e avaliação dos seus potenciais efeitos biológicos in vitro. Isto irá permitir definir aplicações para estes compostos como ingredientes alimentares com propriedades funcionais. Dois vinhos tintos (RW1 e RW2) foram utilizados como fonte de compostos fenólicos. A fim de estudar estes compostos, cada vinho foi evaporado à pressão atmosférica, permitindo obter o respetivo vinho desalcolizado (DW1 e DW2). Os polissacarídeos e compostos fenólicos presentes nos vinhos desalcolizados foram fracionados por extração em fase sólida utilizando cartuchos C18 sep-pak. A fração hidrofóbica, rica em compostos fenólicos, foi separada em frações ricas em ácidos fenólicos, em procianidinas e em antocianinas, as quais foram usadas para avaliar a sua contribuição para a atividade antioxidante total e caracterização fenólica detalhada dos DW. Foram obtidas quantidades comparáveis de compostos fenólicos totais (1.3 g/L para RW1 e DW1, e 3.1 para RW2 e DW2), de taninos (1.2 g/L para RW1 e DW1 e 1.6 para RW2 e DW2) e de antocianinas (0.24 g/L para RW1 e DW1 e 0.41 para RW2 e DW2) para os vinhos e para os respetivos vinhos desalcolizados. A determinação da atividade antioxidante de RW e DW pelos métodos do DPPH e ABTS também originou valores semelhantes, permitindo inferir que o processo de destilação realizado não promoveu uma perda relevante de compostos fenólicos. A atividade antioxidante total de vinho deveu-se essencialmente à fração rica em antocianinas. Os dois DW foram dialisados para se obter o material polimérico dos vinhos (WPM1 e WPM2). O WPM1 e WPM2 apresentavam 1.1 e 1.3 g/L de material sólido, respetivamente. O WPM (WPM1 e WPM2) era composto por polissacarídeos (31 e 36%), proteínas (10 e 12%) e também por compostos fenólicos (32 e 43%). A análise de açúcares mostrou que as manoproteínas e as arabinogalactanas eram os principais polissacarídeos presentes. A extração do WPM com metanol deu origem a um material insolúvel em metanol (PMi) e a uma fração solúvel em metanol, que continuava a conter hidratos de carbono e compostos fenólicos, mostrando uma forte interação entre estes compostos. Para determinar a energia de ativação (Ea) da libertação dos compostos fenólicos de fracções de material polimérico do vinho, foram realizadas diálises do DW, WPM e PMi, utilizando-se quatro concentrações diferentes, a cinco temperaturas (5-40 °C). O valor da Ea foi 25 para o WPM e 61 kJ/mol para o PMi, mostrando que os compostos fenólicos do vinho podem estar associados de forma diferente à matriz polimérica e que uma fração pode estar, ainda, fortemente associada a esta matriz. A fim de avaliar a possível existência de interações seletivas com os compostos fenólicos, o WPM foi fracionado, permitindo a obtenção de uma fração rica em manoproteínas (MP), através de uma cromatografia de afinidade com concanavalina A e 3 frações ricas em arabinogalactanas (AG0, AG1 e AG2) obtidas por cromatografia de troca aniónica. Foi avaliada a difusão de nove antocianinas monoméricas através de uma membrana de diálise, em presença do WPM, e das frações ricas em MP e em AG. A diálise dos compostos fenólicos livres do vinho foi realizada como ensaio em branco. Todas as frações poliméricas mostraram capacidade para reter as antocianinas, embora em diferente extensão. Foi observada uma capacidade de retenção maior para as antocianinas acilglucosiladas do que para as antocianinas glucosiladas. A fração rica em AG teve uma maior contribuição para a capacidade de retenção das antocianinas pelo material polimérico vinho do que a fração rica em MP, principalmente quando as antocianinas estavam acetiladas. Com o objetivo de estudar formas para preservar, a longo prazo, as propriedades antioxidantes dos compostos fenólicos, o extrato de compostos fenólicos (PCE), em pó, foi armazenado em diferentes condições de luz e atmosfera, à temperatura ambiente durante 1 ano. Observou-se que o PCE armazenado no escuro, dentro de um exsicador sob atmosfera de azoto, preservou 95% da atividade antioxidante inicial. Também foram avaliadas as melhores condições para preservar as antocianinas quando em solução, armazenadas a duas temperaturas (5 e 30 ºC) durante 3 meses. A adição de 0.5 g/L de uma fração rica em polissacarídeos a um vinho armazenado a 30 ºC promoveu a proteção das antocianinas, especialmente das antocianinas cumaroiladas. Os potenciais efeitos biológicos dos compostos fenólicos foram avaliados em diferentes sistemas celulares in vitro utilizando as seguintes frações: WPM, WPS (polissacarídeos do vinho), WPC (compostos fenólicos do vinho), PA-E (fração rica em ácidos fenólicos), PR-E (fração rica em procianidinas) e APP-E (fração rica em antocianinas e procianidinas poliméricas). Foi observada uma maior viabilidade celular quando as células do carcinoma do cólon HT-29 foram expostas a dois agentes oxidantes (radiação UV e H2O2) em presença das frações PR-E e APP-E. Além disso, os extratos WPS, WPC, PR-E e APP-E mostraram propriedades anti-inflamatórias, avaliadas pela inibição da produção de NO por células de macrófagos RAW264.7, sendo o extrato APP-E (0.19 mg/mL) o que exibiu a maior capacidade anti-inflamatória. A fim de elucidar as propriedades antioxidantes dos extratos do vinho em células humanas, os glóbulos vermelhos (RBC) foram selecionados como um modelo metabolicamente simples. Os extratos WPM, WPS, WPC, PR-E, e APP-E mostraram efeito anti-hemolítico para a hemólise dos RBC provocada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2) e pelo di-hidrocloreto de 2,2'-azo-bis(2-diaminopropano) (AAPH). Os resultados obtidos permitem concluir que o processo de desalcoolização dos vinhos à pressão atmosférica, preservou as principais características antioxidantes dos compostos fenólicos. Estes compostos podem contribuir para a defesa das células contra agentes oxidantes, nomeadamente por terem um potencial de atividades anti-inflamatória e anti-hemolítica, promovendo a viabilidade celular. A interação dos compostos fenólicos do vinho com o material polimérico permite inferir uma dosagem contínua e gradual das antocianinas vinho tinto após a sua ingestão, contribuindo para um período mais longo da sua exposição e, como consequência, dos seus potenciais benefícios para a saúde.

Organic versus conventional tomatoes: Influence on physicochemical parameters, bioactive compounds and sensorial attributes

The effect of organic and conventional agricultural systems on the physicochemical parameters, bioactive compounds content, and sensorial attributes of tomatoes (‘‘Redondo’’ cultivar) was studied. The influence on phytochemicals distribution among peel, pulp and seeds was also accessed. Organic tomatoes were richer in lycopene (+20%), vitamin C (+30%), total phenolics (+24%) and flavonoids (+21%) and had higher (+6%) in vitro antioxidant activity. In the conventional fruits, lycopene was mainly concentrated in the pulp, whereas in the organic ones, the peel and seeds contained high levels of bioactive compounds. Only the phenolic compounds had a similar distribution among the different fractions of both types of tomatoes. Furthermore, a sensorial analysis indicated that organic farming improved the gustative properties of this tomato cultivar.

Brazilian fruit pulps as functional foods and additives: Evaluation of bioactive compounds

Eight tropical fruit pulps from Brazil were simultaneously characterised in terms of their antioxidant and antimicrobial properties. Antioxidant activity was screened by DPPH radical scavenging activity (126–3987 mg TE/100 g DW) and ferric reduction activity power (368–20819 mg AAE/100 g DW), and complemented with total phenolic content (329–12466 mg GAE/100 g DW) and total flavonoid content measurements (46–672 mg EE /100 g DW), whereas antimicrobial activity was tested against the most frequently found food pathogens. Acerola and açaí presented the highest values for the antioxidant-related measurements. Direct correlations between these measurements could be observed for some of the fruits. Tamarind exhibited the broadest antimicrobial potential, having revealed growth inhibition of Pseudomonas aeruginosa. Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella sp. and Staphylococcus aureus. Açaí and tamarind extracts presented an inverse relationship between antibacterial and antioxidant activities, and therefore, the antibacterial activity cannot be attributed (only) to phenolic compounds.

Characterization of Hydrothermally Annealed Low Temperature Bioactive Thin Film Coatings of Hydroxyapatite on TiAl6V4 Implant material

This thesis summarizes the results on the growth and characterisation of thin films of HA grown on TiAl6V4 (Ti) implant material at a lower substrate temperature by a combination of Pulsed laser deposition and a hydrothermal treatment to get sufficiently strong crystalline films suitable for orthopaedic applications. The comparison of the properties of the coated substrate has been made with other surface modification techniques like anodization and chemical etching. The in-vitro study has been conducted on the surface modified implants to assess its cell viability. A molecular level study has been conducted to analyze the adhesion mechanism of protein adhesion molecules on to HA coated implants.

Tuning the self-assembly of the bioactive dipeptide L-carnosine by incorporation of a bulky aromatic substituent

The dipeptide L-carnosine has a number of important biological properties. Here, we explore the effect of attachment of a bulky hydrophobic aromatic unit, Fmoc [N-(fluorenyl-9-methoxycarbonyl)] on the self-assembly of Fmoc-L-carnosine, i.e., Fmoc-Beta-alanine-histidine (Fmoc-BetaAH). It is shown that Fmoc-BetaAH forms well-defined amyloid fibril containing Beta sheets above a critical aggregation concentration, which is determined from pyrene and ThT fluorescence experiments. Twisted fibrils were imaged by cryogenic transmission electron microscopy. The zinc-binding properties of Fmoc-BetaAH were investigated by FTIR and Raman spectroscopy since the formation of metal ion complexes with the histidine residue in carnosine is well-known, and important to its biological roles. Observed changes in the spectra may reflect differences in the packing of the Fmoc-dipeptides due to electrostatic interactions. Cryo-TEM shows that this leads to changes in the fibril morphology. Hydrogelation is also induced by addition of an appropriate concentration of zinc ions. Our work shows that the Fmoc motif can be employed to drive the self-assembly of carnosine into amyloid fibrils.

A comparison of the anticancer properties of isoxanthohumol and 8-prenylnaringenin using in vitro models of colon cancer

The hops plant (Humulus lupulus L.) is an essential ingredient in beer and contains a number of potentially bioactive prenylflavonoids, the predominant being the weakly estrogenic isoxanthohumol (Ix), which can be converted to the more strongly estrogenic 8-PN by the colonic microbiota. The aim of this study was to investigate the biological activity of 8-PN and Ix using in vitro models representing key stages of colorectal carcinogenesis, namely cell growth and viability (MTT assay), cell-cycle progression (DNA content assay), DNA damage (Comet assay), and invasion (Matrigel assay). A significant decrease in Caco-2 cell viability was noted after both 8-PN and Ix treatments at the higher doses (40 and 50 μM, respectively) although the impact on cell cycle differed between the two compounds. The decreased cell viability observed after Ix treatment was associated with a concentration-dependent increase in G2/M and an increased sub-G1 cell-cycle fraction, whereas treatment with 8-PN was associated with an elevated G0/G1 and an increased sub-G1 cell-cycle fraction. Significant antigenotoxic activity was noted at all 8-PN concentrations tested (5-40 μM). Although significant antigenotoxic activity was also noted with Ix treatment at ≤25 μM, at a higher dose, Ix itself exerted genotoxic activity. In a dose-dependent manner, both compounds inhibited HT115 cell invasion with reductions up to 52 and 46% for Ix and 8-PN, respectively, in comparison to untreated cells. This study demonstrated that both Ix and its gut microbial metabolite 8-PN exert anticancer effects on models of key stages of colon tumourigenesis.

Studies towards the identification of putative bioactive conformation of potent vasodilator arylidene N-acylhydrazone derivatives

In this report we disclose the synthesis, vasodilatory activity, and identification of bioactive conformation of new N-acylhydrazone and N-methyl-N-acylhydrazone derivatives, structurally designed by bioisosteric replacements of previously described cardioactive compounds LASSBio-294 and its N-methyl derivative LASSBio-785. Some of these novel derivatives presented improved vasorelaxant properties, being new cardiovascular drug candidates. (C) 2009 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Long-term nano-mechanical properties of biomodified dentin-resin interface components

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Folk uses and pharmacological properties of Casearia sylvestris: a medicinal review

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Study of superficial properties of titanium treated by PIIID

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)